Simulace elektrického pole a proudění směsi plynů v mikrovlnném pochodňovém výboji

Mgr. Adam Obrusník

Bachelor's thesis

Simulations of electric field and gas flow in microwave plasma torch

Anotácia:

Tato bakalářská práce se věnuje simulacím mikrovlnného elektromagnetického pole a proudění neutrálního plynu v mikrovlnném pochodňovém výboji za atmosferického tlaku. Simulace jsou prováděny metodou konečných prvků ve dvourozměrné nebo trojrozměrné geometrii blízké experimentálnímu uspořádání. V práci se využívá profesionálního simulačního software COMSOL Multiphysics a jeho modulů, Radio Frequency, Fluid Flow a Heat Transfer. Simulace proudění plynu popisují turbulentní neziotermální proudění nehomogenní směsi Ar/H2 v depoziční komoře. Dále je analyzován vliv depozičních parametrů (výkon, průtok vodíku) na teplotu a složení plynu. V případě simulací elektromagnetického pole je hlavním cílem navrhnout nové zařízení pro mikrovlnný pochodňový výboj. Výsledky simulací jsou do určité míry porovnány s experimentem.

Abstract:

This bachelor thesis focuses microwave electromagnetic field and neutral gas flow simulations in an atmospheric pressure microwave plasma torch. The simulations are performed using the finite element method in close-to-real geometry in two or three dimensions. Professional simulation software, COMSOL Multiphysics, along with its Radio Frequency, Fluid Flow and Heat transfer modules was employed. The neutral gas simulations describe turbulent non-isothermal flow of an inhomogeneous Ar/H2 mixture in the discharge chamber. In addition, the influence of the deposition parameters (input power, hydrogen flow rate) on the temperature and local gas composition is analyzed. As regards the electromagnetic field simulations, the main aim is to design a new microwave plasma torch. The simulation results are compared to experiment to limited extent.

Keywords

mikrovlnný pochodňový výboj, simulace, proudění plynu, mikrovlny, metoda konečných prvků, COMSOL Multiphysics, microwave plasma torch, simulations, gas flow, microwaves, finite element method

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 5. 2012

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 22. 6. 2012
• Vedúci: doc. Mgr. Lenka Zajíčková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / odbor:
Physics / Physics